KR100698537B1 - 다이아몬드 절삭공구 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이아몬드 절삭공구 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 다이아몬드 절삭공구 제조방법은, 강재 본체 상의 절삭날로 이용하고자 하는 부위에 다수의 금속 코팅된 다이아몬드 입자들을 자력으로 고정 배열하고, 전착에 의해 다이아몬드 입자들을 본체에 부착하는 것을 특징으로 한다. 이러한 제조방법에 의하면 제조시간을 단축하면서도 다이아몬드 입자를 견고하게 본체에 부착할 수 있으며, 또한 절삭공구의 수명을 연장하는 것이 가능하게 된다.

절삭공구, 다이아몬드, 전착, 복층, 도금, 자화

Description

다이아몬드 절삭공구 및 그 제조방법{Diamond Cutting Tool and Manufacturing Method Thereof}

도 1은 종래의 절삭공구 제조방법에 따라 다이아몬드 입자들을 본체 상에 배열한 상태를 나타내는 도면이고,

도 2는 도 1의 다이아몬드 입자들이 배열된 본체를 도금욕조 안에 침전시킨 상태를 나타내는 도면이고,

도 3은 종래의 절삭공구 제조방법에 따라 다이아몬드 입자들이 전착된 절삭공구의 단면도이고,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다이아몬드 절삭공구의 제조방법을 보여주는 흐름도이고,

도 5는 본 발명에 따른 금속코팅된 다이아몬드 입자의 사시도이고,

도 6은 금속코팅된 다이아몬드 입자들을 본체 상에 배열한 상태를 나타내는 도면이고,

도 7은 금속코팅된 다이아몬드 입자들이 배열된 본체를 도금욕조 안에 침전시킨 상태를 나타내는 도면이고,

도 8은 본 발명에 따라 금속코팅된 다이아몬드 입자들이 전착된 절삭공구의 단면도이고,

도 9는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 절삭공구의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 본체 20: 다이아몬드 입자

22: 금속코팅층 30: 도금욕조

32: 금속판 34: 전해액

본 발명은 다이아몬드 절삭공구 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제조시간을 단축하면서도 수명을 연장시킬 수 있는 다이아몬드 절삭공구 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 건축, 토목공사 등의 현장에서 석재, 금속, 콘크리트 등과 같은 단단한 재질의 재료를 절삭하기 위한 절삭공구로서 다이아몬드 절삭공구가 널리 사용되고 있다.

다이아몬드 절삭공구를 제조하는 방법으로는, 다이아몬드 입자와 금속분말을 혼합, 성형, 소결하여 만든 다수의 절삭 세그먼트를 탄소공구강(carbon tool steel)이나 저탄소공구강(low carbon tool steel) 등과 같은 고속도공구강(high speed tool steel)으로 이루어진 본체의 둘레에 용접하는 방법이 알려져 왔다.

그러나, 이러한 용접방법은 절삭 세그먼트를 제조하기 위해 다이아몬드와 금속분말의 혼합, 성형, 소결하는 단계들과 절삭 세그먼트를 용접하는 접합단계가 별개의 제조장치에서 각각 독립적으로 수행되어야 한다. 따라서, 제조공정이 복잡하고 그에 따라 제조비용과 제조시간이 많이 소요된다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기위해 강재의 본체의 둘레에 다이아몬드 입자들을 전착(電着)하여 부착시키는 방법이 개발되었다.

도 1 내지 도 3은 이러한 전착방법에 의한 종래의 절삭공구의 제조방법을 나타낸 것이다. 먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 우선 강재로 된 원반형 본체(1) 상에 다수개의 다이아몬드 입자(2)들을 배열한다. 이어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 다이아몬드 입자(2)들이 배열된 본체(1)를 전해액(5)이 채워진 도금욕조(3) 안에 담그고, 도금욕조(3) 내에 설치된 금속판(4)에 양극(+극)을 걸어주고, 본체(1)에는 음극(-극)을 걸어준다. 여기서, 금속판(4)은 다이아몬드 입자(2)를 전착시키고자 하는 금속, 예를 들어 니켈(Ni), 구리(Cu), 코발트(Co) 등으로 이루어지며, 전해액(5)은 금속판(4)을 형성하는 금속이온을 포함하는 전해액(5)으로 이루어진다.

전술한 바와 같이, 도금시키고자 하는 본체(1)에 음극을 걸어주고, 금속판(4)에 양극을 걸어주면, 전해액(5)에 포함된 금속이온들이 음극이 걸린 본체(1)에서 환원되면서 석출(析出)된다. 전해액(5)에서 금속이온들이 석출되어 소모되더라도 금속판(4)에서 금속이온들이 전기분해에 의해 계속해서 보충이 되어, 연속적으 로 반응이 일어나게 된다. 충분한 시간을 두고, 이러한 반응을 진행하면 도 3에 도시된 바와 같이, 본체(1)와 다이아몬드 입자(2)들은 전착된 금속(7)에 의해 서로 부착된다.

그러나, 이러한 종래의 제조방법에 의하면 다이아몬드 입자들이 견고하게 부착되도록 도금두께를 두껍게 하기 위해서 상당히 많은 도금시간이 소요되는 문제점이 있다. 또한, 종래의 제조방법에 의하면 다이아몬드 입자들을 본체에 배열하고 전착하는 과정에서 다이아몬드 입자들이 움직여서 배열이 흐트러지는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 다이아몬드 입자에 금속코팅을 한 다음 전착을 함으로써, 원반형 본체에 다이아몬드 입자를 견고하게 부착하면서도 제조시간을 단축할 수 있는 다이아몬드 절삭공구 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 자성이 우수한 금속으로 다이아몬드를 코팅하고 본체를 자화(磁化)시켜서, 금속코팅된 다이아몬드 입자와 자화된 본체 사이의 자력에 의해 다이아몬드 입자를 본체 상에 고정함으로써, 다이아몬드 입자들의 배열이 흐트러지지 않는 다이아몬드 절삭공구 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 금속코팅된 다이아몬드 입자들을 자력에 의해 본 체 상에 복층으로 배열하여 전착함으로써, 절삭공구의 수명을 연장할 수 있는 다이아몬드 절삭공구 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 복수의 다이아몬드 입자를 금속으로 코팅하는 단계; 본체를 자화시켜 상기 금속 코팅된 다이아몬드 입자를 강재의 본체 상의 절삭날로 이용하고자 하는 부위에 자력으로 고정 배열하는 단계; 상기 본체를 전해액이 채워진 도금욕조에 담그는 단계; 상기 본체에는 음극을 걸어주고 도금을 위하여 상기 도금욕조 내에 설치된 별도의 금속판에 양극을 걸어주어 전착함으로써, 상기 금속코팅된 다이아몬드 입자들을 상기 본체에 부착하는 단계를 포함하는 다이아몬드 절삭공구의 제조방법을 제공함으로써 달성된다.

한편, 상기 다이아몬드 입자들을 상기 본체 상에 복층으로 배열하여 전착함으로써, 다이아몬드 층의 두께를 두껍게 하여 절삭공구의 수명을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

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본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되는 것은 아니며, 본 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 적절하게 정의되었다. 따라서, 이들의 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그러므로, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해해야 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다이아몬드 절삭공구의 제조방법을 나타낸 순서도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다이아몬드 절삭공구 제조방법은, 다이아몬드 입자를 금속코팅하는 단계(S410)와, 금속코팅된 다이아몬드 입자들을 본체 상에 배열하는 단계(S430)와, 다이아몬드 입자들을 본체 상에 전착시키는 단계(S450)들로 이루어진다.

이하, 본 발명에 따른 다이아몬드 절삭공구 제조방법의 각 단계를 상세하게 살펴본다.

도 5는 금속코팅(22)된 다이아몬드 입자(20)를 나타내는 단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 다이아몬드 절삭공구의 제조를 위하여, 먼저 작업자는 다이아몬드 입자(20)들의 외면을 금속으로 코팅하여 금속코팅층(22)을 형성한다(S410). 다이아몬드 입자(20)를 코팅하는 방법으로는 다양한 코팅 기술이 사용될 수 있는데, 예를 들어 전착 또는 융착에 의한 코팅방법이 사용될 수 있다. 즉, 별도의 전착공정을 통하여 다이아몬드 입자(20)의 표면에 금속을 전기도금에 의해 코팅하는 전착방법이나, 코팅할 금속을 가열하여 다이아몬드 입자(20) 표면에 부착하는 융착방법이 사용될 수 있다.

금속코팅층(22)을 이루는 금속으로는 자성(磁性)이 우수한 금속, 예로서 철(Fe), 코발트(Co)와 같은 금속을 채용하는 것이 바람직하다. 자성이 우수한 금속으로 다이아몬드 입자(20)를 코팅하고, 본체(도 6참조)(10)를 자화(磁化)시키면 금속코팅층(22)과 본체(10) 사이의 자력에 의해 금속코팅(22)된 다이아몬드 입자(20)들을 본체(10) 상에 배열된 상태로 고정시킬 수 있다. 이처럼 다이아몬드 입자(20)들이 고정되면, 도금을 하기 위해 본체(10)를 이동하거나, 또는 도금하는 과정 중에도 다이아몬드 입자(20)들이 움직이지 않고 처음 배열한 위치에 고정된다. 이상에서는, 코팅 금속으로서 철(Fe), 코발트(Co)와 같은 금속을 예로 들었으나, 자성이 우수한 금속은 이에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다른 적절한 금속도 채택될 수 있을 것이다.

도 6은 금속코팅된 다이아몬드 입자(20)들이 본체(10) 상에 배열된 상태를 나타낸다(S430).

작업자는 다이아몬드 입자(20)를 코팅한 후, 금속코팅(22)된 다이아몬드 입자(20)들을 원반형 본체(10)에서 절삭날을 이루는 표면 둘레에 배열한다. 이때, 절삭공구의 절삭력을 균일하게 유지하기 위해서는 다이아몬드 입자(20)들을 일정한 간격으로 배열하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 다이아몬드 입자(20)들을 배열하는 경우, 전술한 바와 같이 본체(10)를 자화시킨 다음에 다이아몬드 입자(20)들을 배열한다. 본체(10)를 자화시키는 방법으로는 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 본체(10)에 영구자석을 부착하게 되면, 영구자석의 자력에 의해 본체(10)가 자화되어 자력을 띠게 된다. 이와 같이, 자화된 본체(10)와 다이아몬드 입자(20)를 둘러싸는 금속코팅층(22) 사이에서 발생하는 자력에 의해 다이아몬드 입자(20)들이 본체(10)에 고정된다. 이처럼, 다이아몬드 입자(20)가 자력에 의해 배열되어 고정되면 도금과정 중에도 다이아몬드 입자(20)의 위치가 이동되지 않으므로, 다이아몬드 입자(20)의 간격이 균일한 절삭공구를 제조할 수 있다.

다이아몬드 입자(20)의 배열이 끝나게 되면, 작업자는 도 7에 도시된 바와 같이 다이아몬드 입자(20)가 배열된 본체(10)를 도금욕조(30) 내부로 침전시켜서 다이아몬드 입자(20)들을 전착시키게 된다(S450).

작업자는 다이아몬드 입자(20)가 배열된 본체(10)를 전해액(34)이 채워진 도금욕조(30) 내부에 담그고, 마찬가지로 한 쌍의 금속판(32)도 도금욕조(30) 내에 담근다. 여기서, 금속판(32)의 재료로는 다이아몬드 입자(20)들을 전착시키고자 하는 금속, 예로서 니켈(Ni), 구리(Cu), 코발트(Co)와 같은 금속이 채용될 수 있다.

한편, 전해액(34)은 금속판(32)과 동일한 금속이온을 포함하는 전해액(34)으로 이루어진다. 전해액(34)에 포함된 금속이온이 전착되어 석출되면, 금속판(32)으로부터 금속이온이 전기분해되어 전해액(34)으로 보충된다. 따라서, 계속해서 금속이온의 전착과정이 일어나게 되어 금속코팅된 다이아몬드 입자(20)의 도금작업이 이루어진다.

본체(10)와 금속판(32)을 도금욕조(30)에 담근 후, 금속판(32)에는 양극(+)을 걸어주고, 다이아몬드 입자(20)가 배열된 본체(10)에는 음극(-)을 걸어준다. 이와 같이 전극을 걸어주면, 전해액(34)에 포함된 니켈(Ni), 구리(Cu), 코발트(Co)와 같은 금속이온은 음극이 걸린 본체(10)에서 환원되어 석출된다. 이러한 환원반응에 의해 다수의 금속이온이 계속해서 본체(10)에서 석출됨으로써, 본체(10) 상에 배열된 다이아몬드 입자(20)들은 석출된 금속에 의해 도금되면서 본체(10)에 접합된다. 한편, 다이아몬드 입자(20)의 도금이 마무리되면, 본체(10)를 도금욕조(30)에서 꺼내어 건조시키게 된다. 이 경우, 전술한 바와 같이 본체(10)를 자화시키기 위해, 영구자석(미도시)을 본체(10)에 부착하였다면 영구자석을 본체(10)에서 분리하여 건조한다.

도 8은 전술한 방법에 의해 다이아몬드 입자(20)가 전착된 절삭공구를 나타낸다. 도 8에 도시된 바와 같이, 금속코팅(22)된 다이아몬드 입자(20)들은 도금층(24)에 의해 본체(10)에 고정된다. 본 발명에 의하면 다이아몬드 입자(20)를 금속코팅(22)을 한 후 도금을 하게 되므로, 다이아몬드 입자(20)를 둘러싸는 전착층의 두께는 금속코팅층(22)과 도금층(24)의 두께를 합한 것이 된다. 따라서, 장시간 도금작업에 의해 도금층을 두껍게 하지 않더라도, 다이아몬드 입자(20)를 둘러싸는 전착층의 두께를 충분히 할 수 있으므로, 절삭공구의 수명을 현저히 연장시킬 수 있다.

도 9는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 다이아몬드 절삭공구를 나타낸다. 도면에서는 설명의 편의를 위해 본체(10)의 일측에만 다이아몬드 입자(20)들이 전착된 것으로 도시하였다.

도 9를 참조하면, 본 실시예에서는 본체(10) 상에 금속코팅(22)된 다이아몬드 입자(20)들을 복층으로 배열하여 전착을 하게 된다. 다이아몬드(20)에 코팅되는 금속이 자성을 가지므로, 본체(10)를 자화시키게 되면, 금속코팅(22)층과 본체(10) 사이의 자력(磁力)에 의해 다이아몬드 입자(20)들을 복층으로 배열하는 것이 가능해진다. 이와 같이, 다이아몬드 입자(20)들을 복층으로 배열하고 도금을 하게 되면, 도 9에 도시된 바와 같이 다이아몬드 입자(20)들이 복층으로 배열된 절삭공구를 얻게 된다. 본 실시예에 따르면 다이아몬드 입자(20)가 복층으로 배열됨으로써, 최상단의 다이아몬드 층이 절삭작업에 의해 마모되더라도, 그 하단의 다이아몬드 층에 의해 절삭작업을 할 수 있게 된다. 따라서, 다이아몬드 층을 복층으로 배열함으로써, 절삭공구의 수명을 더욱 연장할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 다이아몬드 절삭공구 제조방법에 의하면, 다이아몬드 입자를 금속으로 코팅한 후에 도금을 하여 전착하게 됨으로써, 도금작업에 걸리는 시간을 줄이면서 동시에 다이아몬드 입자를 본체에 견고하게 부착할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면 자성이 있는 금속으로 다이아몬드를 코팅하고, 본체를 자화시킴으로써, 금속코팅된 다이아몬드 입자들을 자력에 의해 본체 상에 복층 으로 배열하여 전착하는 것이 가능해짐으로써, 절삭공구의 수명을 연장할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면 자력이 있는 금속으로 다이아몬드를 코팅하고, 본체를 자화시킴으로써, 금속코팅된 다이아몬드 입자들을 자력에 의해 본체 상에 배열 고정하여 제조과정 중에 다이아몬드 입자들의 움직임 없이 고정하는 것이 가능해 진다.

이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

Claims (6)

1. 복수의 다이아몬드 입자를 금속으로 코팅하는 단계;

   본체를 자화시켜 상기 금속 코팅된 다이아몬드 입자를 강재의 본체 상의 절삭날로 이용하고자 하는 부위에 자력으로 고정시켜 배열하는 단계;

   상기 본체를 전해액이 채워진 도금욕조에 담그는 단계;

   상기 본체에는 음극을 걸어주고 도금을 위하여 상기 도금욕조 내에 설치된 별도의 금속판에 양극을 걸어주어 전착함으로써, 상기 금속코팅된 다이아몬드 입자들을 상기 본체에 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 절삭공구의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 다이아몬드 입자들을 상기 본체 상에 복층으로 배열하여 전착하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 절삭공구의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 다이아몬드 입자를 코팅하는 금속은 자성을 가진 철 또는 코발트인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 절삭공구의 제조방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법에 의해 제조된 다이아몬드 절삭공구.

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